1. 數控機床伺服系統常用的速度檢測裝置有哪些
常用的檢測裝置:有直線型和旋轉型兩大類。
2. 檢測裝置的要求
計算機數控系統的位置控制是將插補計算的理論位置與實際反饋位置相比較,用其差值去控制進給電機。而實際反饋位置的採集,則是由一些位置檢測裝置來完成的。這些檢測裝置有旋轉變壓器、感應同步器、脈沖編碼器、光柵、磁柵……
對於採用半閉環控制的數控機床,其閉環路內不包括機械傳動環節,它的位置檢測裝置一般採用旋轉變壓器,或高解析度的脈沖編碼器,裝在進給電機或絲杠的端頭,旋轉變壓器(或脈沖編碼器)每旋轉一定角度,都嚴格地對應著工作台移動的一定距離。測量了電機或絲杠的角位移,也就間接地測量了工作台的直線位移。
對於採用閉環控制系統的數控機床,應該直接測量工作台的直線位移,可採用感應同步器、光柵、磁柵等測量裝置。由工作台直接帶動感應同步器的滑動尺移動的同時,與裝在機床床身上的定尺配合,測量出工作台的實際位移值。數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。位移檢測系統能夠測量的最小位移量稱為解析度。解析度不僅取決於檢測元件本身,也取決於測量線路。數控機床對檢測裝置的主要要求有:可靠性高和高抗干擾性、滿足精度和速度要求、使用維護方便、成本低。
對於不同類型的數控機床,因工作條件和檢測要求不同,可以採用以下不同的檢測方式。
3. 偏心用什麼裝置比較好
偏心現象是許多工業設備和設備中可能出現的問題。為了解決這個問題,可以使用偏心檢測裝置。以下是一些建議的裝置類型,以幫助您找到最適合您需求的設備:
1. 機械式偏心檢測裝置:這類裝置通過使用杠桿、滑輪或其他機械原理來檢測偏心。它們通常用於檢測簡單的偏心現象,如軸的偏心或齒輪的不平衡。
2. 電子式偏心檢測裝置:這些裝置通過使用感測器或電子設備來檢測偏心。它們通常用於檢測更復雜的偏心現象,如高速旋轉部件的偏心。這類裝置通常更精確、更易於調整,但成本較高。
3. 聲學式偏心檢測裝置:這類裝置通過使用聲音的振動來檢測偏心。它們通常用於檢測高速旋轉部件的偏心,如風力發電機的扇葉。聲學式偏心檢測裝置的優點是可以在嘈雜的環境中使用,但可能需要進行調整和校準。
4. 光學式偏心檢測裝置:這類裝置通過使用光學原理來檢測偏心。它們通常用於檢測高速旋轉部件的偏心,如風力發電機的扇葉。光學式偏心檢測裝置的優點是測量精度高、速度快,但可能需要額外的照明設備。
5. 在線監測系統:這類系統通過對整個生產過程進行實時監控,自動檢測和報告偏心現象。
這類系統通常用於高精度、高可靠性要求的生產線,但成本較高。
在選擇偏心檢測裝置時,請根據您的需求、預算和生產環境來決定。在某些情況下,可能需要組合使用多種檢測方法以獲得最佳的檢測效果。
4. 光電碼盤隨轉速的提高,其測量精度是否會有所降低
編碼器原理與應用簡介
位置檢測裝置作為傳動控制的重要組成部分,其作用就是檢測位移量,並發出反饋信號與控制裝置發出的指令信號相比較,若有偏差,經放大後控制執行部件使其向著消除偏差的方向運動,直至偏差等於零為止。為了提高機械裝置的加工精度,必須提高檢測元件和檢測系統的精度。其中以旋轉編碼器,線性編碼器(光柵尺、磁柵尺),旋轉變壓器,測速發電機等比較普遍,其中編碼器是各類機械最常用的檢測裝置之一,用編碼器作為信號檢測的方法,已經廣泛用於數控機床、紡織機械、冶金機械、石油機械、礦山機械、印刷包裝機械、塑料機械、試驗機、電梯、伺服電機、航空、儀器儀表等工業自動化領域。編碼器種類繁多,不同的行業用戶對編碼器的參數、規格要求各不相同。
編碼器以讀出方式來分,有接觸式和非接觸式兩種。接觸式採用電刷輸出,電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是「1」還是「0」;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是「1」還是「0」。
編碼器以檢測原理來分,有光學式、磁式、感應式和電容式。
編碼器以測量方式來分,有直線型編碼器(光柵尺、磁柵尺),旋轉型編碼器。
編碼器以信號原理(刻度方法及信號輸出形式)來分,有增量型編碼器,絕對型編碼器和混合式三種。
一、增量型編碼器(旋轉型)
1、工作原理:
光學編碼器由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,當圓盤旋轉一個節距時,在發光元件照射下,光敏元件得到A,B信號為具有90度相位差的正弦波,這組信號經放大器放大與整形,得到的輸出方波,A相比B相導前90度,其電壓幅值一般為5V。設A相導前B相時為正方向旋轉,則B相導前A相時即為負方向旋轉,利用A相與B相的相位關系可以判別編碼器的的正轉與反轉,C相產生的脈沖為基準脈沖,又稱零點脈沖,它是軸旋轉一周在固定位置上產生一個脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。AB相脈沖信號經頻率—電壓變換後,得到與轉軸轉速成比例的電壓信號,便可測得速度值及位移量。
磁性編碼器是近年發展起來的一種新型電磁敏感元件,它是隨著光學編碼器的發展而發展起來的。光學編碼器的主要優點是對潮濕氣體和污染敏感,但可靠性差,而磁性編碼器不易受塵埃和結露影響,同時其結構簡單緊湊,可高速運轉,響應速度快(達500~700kHz),體積比光學式編碼器小,而成本更低,且易將多個元件精確地排列組合,比用光學元件和半導體磁敏元件更容易構成新功能器件和多功能器件。在高速度、高精度、小型化、長壽命的要求下,在激烈的市場競爭中,磁性編碼器以其突出特點而獨具優勢,成為發展高技術產品的關鍵之一。
磁性編碼器原理是通過磁力形成脈沖列,產生信號,其特徵為將未硫化的橡膠中混合稀土類磁性粉末形成磁性橡膠坯子,硫化粘附在加強環(1)上,形成磁性橡膠環(2),在該磁性橡膠環上以圓周狀交替著磁,產生S極和N極。同時採用新型的SMR(磁敏電阻)或霍爾效應感測器作為敏感元件,信號穩定、可靠。此外,採用雙層布線工藝,還能使磁性編碼器不僅具有一般編碼器僅有的增量信號及增量信號和指數信號輸出,還具有絕對信號輸出功能。所以,盡管目前約佔90%的編碼器均為光學編碼器,但毫無疑問,在未來的運動控制系統中,磁性編碼器的用量將逐漸增多。
2、增量編碼器的解析度,倍頻與細分技術
增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的,有兩個(或4個,以後討論4個光眼的)光眼讀取A,B信號的,刻線的密度決定了這個增量型編碼器的解析度,也就是可以分辨讀取的最小變化角度值。代表增量編碼器的解析度的參數是PPR,也就是每轉脈沖數。
增量編碼器的A/B輸出的波形一般有兩種,一種是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信號,一種是緩慢上升與下降,波形類似正弦曲線的Sin/Cos曲線波形信號輸出,A與B相差1/4T周期90度相位,如果A是類正弦Sin曲線,那B就是類餘弦Cos曲線。
對於方波信號,A,B兩相相差90度相(1/4T),這樣,在0度相位角,90度,180度,270度相位角,這四個位置有上升沿和下降沿,這樣,實際上在1/4T方波周期就可以有角度變化的判斷,這樣1/4的T周期就是最小測量步距,通過電路對於這些上升沿與下降沿的判斷,可以4倍於PPR讀取角度的變化,這就是方波的四倍頻。這種判斷,也可以用邏輯來做,0代表低,1代表高,A/B兩相在一個周期內變化是0 0,0 1,1 1,1 0 。這種判斷不僅可以4倍頻,還可以判斷旋轉方向。
嚴格地講,方波最高只能做4倍頻,雖然有人用時差法可以分的更細,但那基本不是增量編碼器推薦的,更高的分頻要用增量脈沖信號是SIN/COS類正餘弦的信號來做,後續電路可通過讀取波形相位的變化,用模數轉換電路來細分,5倍、10倍、20倍,甚至100倍以上,分好後再以方波波形輸出(PPR)。分頻的倍數實際是有限制的,首先,模數轉換有時間響應問題,模數轉換的速度與分辨的精確度是一對矛盾,不可能無限細分,分的過細,響應與精準度就有問題;其次,原編碼器的刻線精度,輸出的類正餘弦信號本身一致性、波形完美度是有限的,分的過細,只會把原來碼盤的誤差暴露得更明顯,而帶來誤差。細分做起來容易,但要做好卻很難,其一方面取決於原始碼盤的刻線精度與輸出波形完美度,另一方面取決於細分電路的響應速度與分辨精準度。例如,德國的工業編碼器,推薦的最佳細分是20倍,更高的細分是其推薦的精度更高的角度編碼器,但旋轉的速度是很低的。
一個增量編碼器細分後輸出A/B/Z方波的,還可以再次4倍頻,但是請注意,細分對於編碼器的旋轉速度是有要求的,一般都較低。另外,如原始碼盤的刻線精度不高、波形不完美,或細分電路本身的限制,細分也許會波形嚴重失真,大小步,丟步等,選用及使用時需注意。
有些增量編碼器,其原始刻線可以是2048線(2的11次方,11位),通過16倍(4位)細分,得到15位PPR ,再次4倍頻(2位),得到了17位(Bit)的解析度,這就是有些日系編碼器的17位高位數編碼器的得來了,它一般就用「位,Bit」來表達解析度了。這種日系的編碼器在較快速度時,內部仍然要用未細分的低位信號來處理輸出的,要不然響應就跟不上了,所以不要被它的「17位」迷惑了。
3、增量式編碼器的特點:
增量型編碼器的特點是:非接觸式的,無摩擦和磨損,體積小,重量輕,機構緊湊,安裝方便,維護簡單,驅動力矩小,其具有高精度,大量程測量,反應快,數字化輸出特點;
增量式編碼器非常適合測速度,可無限累加測量。但是存在零點累計誤差,抗干擾較差,接收設備的停機需斷電記憶,開機應找零或參考位等問題,這些問題如選用絕對型編碼器可以解決。
內置電池技術:
有一些編碼器以內置電池來避免斷電的信號丟失,也有一些編碼器以單圈是絕對信號,而多圈圈數信號是內置電池與電路用增量計數的方法來獲得,此為偽絕對型編碼器,其受電池壽命、電池低溫失效、受振電池觸點不良等因數影響,而大大降低可靠性。
4、增量型編碼器的一般應用:
測速,測轉動方向,測移動角度、距離(相對)。
二、絕對型編碼器(旋轉型)
增量式編碼器以轉動時輸出脈沖,通過計數設備來知道其位置,當編碼器不動或停電時,依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣,當停電後,編碼器不能有任何的移動,當來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計數設備記憶的零點就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,只有錯誤的生產結果出現後才能知道。
解決的方法是增加參考點,編碼器每經過參考點,將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前,是不能保證位置的准確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點,開機找零等方法。
比如,列印機掃描儀的定位就用的是增量式編碼器原理,每次開機,我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點,然後才工作。
這樣的方法對有些工控項目比較麻煩,甚至不允許開機找零(開機後就要知道准確位置),於是就有了絕對式編碼器的出現。
1、工作原理:
絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對式編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性,它無需掉電記憶,無需找參考點,而且不用一直計數,什麼時候需要知道位置,什麼時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。
由於絕對式編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器,已經越來越多地應用於各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制中。但因其高精度,輸出位數較多,如仍用並行輸出,其每一位輸出信號必須確保連接很好,對於較復雜工況還要隔離,連接電纜芯數多,由此帶來諸多不便和降低可靠性,因此,絕對式編碼器在多位數輸出型,一般均選用串列輸出或匯流排型輸出。
2、從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器:
單圈絕對值編碼器,以轉動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取唯一的編碼,當轉動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,這樣的編碼只能用於旋轉范圍360度以內的測量,稱為單圈絕對值編碼器。
如果要測量旋轉超過360度范圍,就要用到多圈絕對值編碼器。
編碼器生產廠家運用鍾表齒輪機械的原理,當中心碼盤旋轉時,通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼,以擴大編碼器的測量范圍,這樣的絕對式編碼器就稱為多圈絕對值編碼器,它同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼唯一不重復,而無需記憶。
多圈絕對值編碼器另一個優點是由於測量范圍大,實際使用往往富裕較多,這樣在安裝時不必要費勁找零點,將某一中間位置作為起始點就可以了,而大大簡化了安裝調試難度。
多圈絕對值編碼器在長度定位方面的優勢明顯,已經越來越多地應用於工控定位中。
5. 數控機床位置檢測裝置的分類方法
數控機床位置檢測裝置的分類方法
對於不同類型的數控機床,因工作條件和檢測要求不同,可以採用以下不同的檢測方式。下面就一起隨我來了解下數控機床位置檢測裝置的分類方法吧。
1、增量式和絕對式測量
增量式檢測方式只測量位移增量,並用數字脈沖的個數來表示單位位移(即最小設定單位)的數量,每移動一個測量單位就發出一個測量信號。其優點是檢測裝置比較簡單,任何一個對中點都可以作為測量起點。但在此系統中,移距是靠對測量信號累積後讀出的',一旦累計有誤,此後的測量結果將全錯。另外在發生故障時(如斷電)不能再找到事故前的正確位置,事故排除後,必須將工作台移至起點重新計數才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器,旋轉變壓器,感應同步器,光柵,磁柵,激光干涉儀等都是增量檢測裝置。
絕對式測量方式測出的是被測部件在某一絕對坐標系中的絕對坐標位置值,並且以二進制或十進制數碼信號表示出來,一般都要經過轉換成脈沖數字信號以後,才能送去進行比較和顯示。採用此方式,解析度要求愈高,結構也愈復雜。這樣的測量裝置有絕對式脈沖編碼盤、三速式絕對編碼盤(或稱多圈式絕對編碼盤)等。
2、數字式和模擬式測量
數字式檢測是將被測量單位量化以後以數字形式表示。測量信號一般為電脈沖,可以直接把它送到數控系統進行比較、處理。這樣的檢測裝置有脈沖編碼器、光柵。數字式檢測有如下的特點:
(1)被測量轉換成脈沖個數,便於顯示和處理;
(2)測量精度取決於測量單位,與量程基本無關;但存在累計誤碼差;
(3)檢測裝置比較簡單,脈沖信號抗干擾能力強。
模擬式檢測是將被測量用連續變數來表示,如電壓的幅值變化,相位變化等。在大量程內做精確的模擬式檢測時,對技術有較高要求,數控機床中模擬式檢測主要用於小量程測量。模擬式檢測裝置有測速發電機、旋轉變壓器、感應同步器和磁尺等。模擬式檢測的主要特點有:
(1)直接對被測量進行檢測,無須量化。
(2)在小量程內可實現高精度測量。
3、直接檢測和間接檢測。
位置檢測裝置安裝在執行部件(即末端件)上直接測量執行部件末端件的直線位移或角位移,都可以稱為直接測量,可以構成閉環進給伺服系統,測量方式有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、激光干涉儀等測量執行部件的直線位移;由於此種檢測方式是採用直線型檢測裝置對機床的直線位移進行的測量。其優點是直接反映工作台的直線位移量。缺點是要求檢測裝置與行程等長,對大型的機床來說,這是一個很大的限制。
位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電機軸上,測量其角位移,經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量,這樣的稱為間接測量,可以構成半閉環伺服進給系統。如將脈沖編碼器裝在電機軸上。間接測量使用可靠方便,無長度限制;其缺點是在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差,從而影響測量精度。一般需對機床的傳動誤差進行補償,才能提高定位精度。
除了以上位置檢測裝置,伺服系統中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調節發動機的轉速。常用的測速元件是測速發動機。
;6. 數控機床常用的位置檢測裝置有哪些類型有何特點
1)從檢測信號的類型來分可分為數字式或模擬式。同一檢測原件既可以做專成數字式,也可以做成模擬屬式,主要取決於使用方式和測量線路。2)從測量方式可分為增量式與絕對式。增量式檢測的是相對位移量,增量檢測元件是反映相對機床固定參考點的增量值。增量式裝置比較簡單,應用較廣。絕對式檢測是位移的絕對位置,檢測沒有積累誤差,一旦切斷電源後位置信息也不丟失,但結構復雜。3)就檢測元件本身來說,可分為旋轉型和直線型。旋轉型可以採用檢測電動機的旋轉角度來間接測量得工作台的移動量,使用方便可靠,測量精度略低些。直線型就是對機床工作台的直線移動採用的直線檢測,直觀地反映其位移量,所構成的位置檢測系統是全閉環控制系統,其檢測裝置要與行程等長,常用於精度要求較高的中小型數控機床上。
7. 檢測裝置的分類
增量式檢測方式只測量位移增量,每移動一個測量單位就發出一個測量信號。其優點是檢測裝置比較簡單,任何一個對中點都可以作為測量起點。移動距離是靠對測量信號計數後讀出的,一旦計數有誤,此後的測量結果將全錯。另外在發生故障時(如斷電等)不能再找到事故前的正確位置,事故排除後,必須將工作台移至起點重新計數才能找到事故前的正確位置。
絕對值式測量方式可以避免上述缺點,它的被測量的任一點的位置都以一個固定的零點作基準,每一被測點都有一個相應的測量值。採用這種方式,解析度要求愈高,結構也愈復雜。 數字式檢測是將被測量單位量化以後以數字形式表示,它的特點是:
①被測量量化後轉換成脈沖個數,便於顯示處理;
②測量精度取決於測量單位,與量程基本無關;
③檢測裝置比較簡單,脈沖信號抗干擾能力強。
模擬式檢測是將被測量用連續的變數來表示。在大量程內作精確的模擬式檢測在技術上有較高要求,數控機床中模擬式檢測主要用於小量程測量。它的主要特點是:
①直接對被測量進行檢測,無須量化;
②在小量程內可以實現高精度測量;
③可用於直接檢測和間接檢測。
對機床的直線位移採用直線型檢測裝置測量,稱為直接檢測。其測量精度主要取決於測量元件的精度,不受機床傳動精度的直接影響。但檢測裝置要與行程等長,這對大型數控機床來說,是一個很大的限制。
對機床的直線位移採用回轉型檢測元件測量,稱為間接測量。間接檢測可靠方便,無長度限制,缺點是在檢測信號中加大了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差,從而影響檢測精度。因此,為了提高定位精度,常常需要對機床的傳動誤差進行補償。
8. 數控機床的,位置檢測裝置中什麼屬於旋轉型檢測裝置
脈沖編碼器。
脈沖編碼器是一種光學式位置檢測元件,編碼盤直接裝在電機的旋轉軸上,以測出軸的旋轉角度位置和速度變化,其輸出信號為電脈沖。
測量反饋裝置的作用是檢測速度和位移,並把檢測結果轉化為電信號,反饋給數控裝置,通過比較,計算出實際位置和指令位置之間的偏差,並發出糾正誤差指令。
9. 電機生產的主要檢測設備有哪些
電機測試要有:功率表、頻率表、振動測試儀、雜訊測試儀、溫度表、濕度表,另最好有示波器、萬用表;製造過程:動平衡儀、電子稱、杠桿表、千分尺、游標卡尺、絕緣漆粘度測量儀、